EP1445174B1 - Fahrzeug mit tragenden strukturellen Teilen - Google Patents

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EP1445174B1
EP1445174B1 EP04002718A EP04002718A EP1445174B1 EP 1445174 B1 EP1445174 B1 EP 1445174B1 EP 04002718 A EP04002718 A EP 04002718A EP 04002718 A EP04002718 A EP 04002718A EP 1445174 B1 EP1445174 B1 EP 1445174B1
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EP
European Patent Office
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vehicle according
structural part
plate material
cutout
vehicle
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EP04002718A
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EP1445174A2 (de
EP1445174A3 (de
Inventor
Rainer Kramer
Reinhold Wiedenmann
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Westfalia Loading Systems & Co KG GmbH
Original Assignee
Westfalia Loading Systems & Co KG GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a vehicle with a chassis, which has at least one supporting structural part, wherein the structural part has more stressed material areas and less stressed material areas.
  • chassis is particularly suitable for achieving weight reductions.
  • many standardized and standardized components are used in the field of chassis, so that a weight saving by using lighter total supporting parts is very expensive, since numerous changes and new strength calculations are required.
  • the object of the invention is to provide a generic vehicle, in which considerable weight savings on the chassis are possible with relatively little effort.
  • more stressed material area indicates that in these areas during operation of the vehicle greater voltages occur than in a "less stressed material area”, in the operation of the vehicle comparatively less high voltages occur, so that in a less strong claimed material range without significant loss of strength or stability of the supporting part cutouts can be provided, which contribute disproportionately to the weight savings.
  • At least one structural part is an open or closed hollow profile carrier, in particular a tube with a round or polygonal cross section.
  • at least one structural part may be an open profile beam, in particular a T, I or U profile.
  • At least one structural part is a longitudinal or transverse beam of the vehicle.
  • At least one structural part may be made in one piece, e.g. pulled, or composed of several components. It can be provided that the structural part is welded from several components.
  • at least one structural part may consist of at least two more heavily stressed profile carriers with a reinforcing plate connecting them, which is less heavily stressed in some regions, at least one cutout being provided in the reinforcing plate.
  • the invention preferably provides that the at least one cutout is provided in a material region which has a smaller thickness than the more heavily stressed material regions.
  • the cutout is provided in a flat or planar material region of the structural part, for example in a sheet-like or plate-shaped material region with a constant thickness.
  • the invention preferably provides that the plate material is flat. However, it can also be provided that the plate material is adapted to a curvature of the structural part.
  • the plate material is glued, screwed and / or riveted to the structural part at edge regions of the at least one cutout.
  • the invention preferably provides that the plate material in the finished vehicle is substantially free of structural stresses, i. does not perform a supporting function, but essentially merely e.g. Wind loads, touching charge or similar must withstand.
  • the plate material has a thickness of 1 to 20 mm, more preferably 5 to 15 mm.
  • At least a section may be circular or rectangular or trapezoidal with rounded corners.
  • the cutouts can of course basically have any shape.
  • the invention preferably provides that the at least one cutout is closed by the plate material in a dustproof, in particular watertight manner.
  • a part of a supporting structure or the chassis of a semi-trailer is shown in a perspective view, namely longitudinal beams 2 and cross member 4, which form a floor group, and a lateral, overall box-shaped structural part 6, which is a lateral Radschacht for the rear wheels (three axes) of the trailer forms.
  • the wheel well or the structural part 6 is at least partially formed from rectangular sheet-metal parts, of which a front 10 and an inside 12 are visible.
  • a rectangular, rounded corners having cutout 14 is introduced, while in the inner sheet metal part 12 a total of three trapezoidal cutouts 16, 18, 20, also with rounded corners, are introduced.
  • the areas corresponding to the cutouts or material areas of the sheet metal parts 10, 12 have previously been determined as less stressed material areas, compared to the longitudinal, transverse and vertical edge and corner portions of the sheet metal parts 10, 12, represent the more stressed material areas and with can be reinforced in Fig. 1 not visible profile beams.
  • the plate material closes the cutouts waterproof and dustproof. If appropriate, the plate material may also be such that additional thermal insulation and / or sound insulation of the later interior of the vehicle is achieved. It is also conceivable to close the cutouts on both sides. The spaces corresponding to the wall thickness of the cutout could additionally be filled with foam.
  • Figs. 3 and 4 show a similar situation as Figs. 1 and 2, but not in the region of the wheel wells, but in the region of a front vertical wall 26 of the trailer. Since the relatively heavily stressed areas of the vertical wall 26 are in their horizontal 28, 30 and vertical edge regions 32, 34, as well as in central regions 36, 38, lying between said areas cutouts 40, 42, 44 in the material of the vertical wall 26th be made without their gain function (torsional stiffness in the transverse direction) is significantly impaired.
  • the cutouts 40-44 are closed in a manner similar to the cutouts 14-20 ( Figure 1) with one or more pieces of plate material (not shown).
  • cutout in the context of the present invention does not necessarily mean that a corresponding opening is introduced into a finished part by subsequent cutting, but also includes that a cutout in the sense of a recess in the course of manufacturing a structural part is released by For example, in the vertical wall 26, only the areas of strip-shaped sheet-metal parts that are visible in FIG. 4 are welded together from the outset into the illustrated structure and the openings or openings formed thereby are closed with lighter board material.
  • cutouts shown cutouts can also be in profile carriers such as the longitudinal or transverse beams 2, 4 introduced, as appropriate.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell, das mindestens ein tragendes strukturelles Teil aufweist, wobei das strukturelle Teil stärker beanspruchte Materialbereiche und weniger stark beanspruchte Materialbereiche aufweist.
  • Insbesondere bei Nutzfahrzeugen, die für den Transport einer maximalen Nutzlast ausgelegt werden, ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Fahrzeugmasse bzw. das Gewicht des Fahrzeugs möglichst gering gehalten wird. In Anbetracht von Komponenten wie Motor, Getriebe, Achsen, Räder usw., die weitgehend standardisiert sind, bietet sich insbesondere das Fahrgestell zur Erzielung von Gewichtsreduktionen an. Allerdings werden auch im Bereich des Fahrgestells vielfach standardisierte und genormte Komponenten verwendet, so daß eine Gewichtseinsparung durch Verwendung insgesamt leichterer tragender Teile sehr aufwendig ist, da zahlreiche Änderungen und neue Festigkeitsberechnungen erforderlich sind.
  • Dokument WO 9 221 548 zeigt ein Fahrgestell nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem mit relativ geringem Aufwand erhebliche Gewichtseinsparungen am Fahrgestell möglich sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug durch die Maßnahme gelöst, daß in einem oder mehreren der weniger stark beanspruchten Materialbereiche zur Gewichtseinsparung mindestens ein Ausschnitt vorgesehen ist, der mit Plattenmaterial geringeren Gewichts geschlossen ist. Die Bezeichnung "geringeres Gewicht" bezieht sich hierbei auf das Gewicht des Ausschnitts innerhalb des weniger stark beanspruchten Materialbereichs im Vergleich zu dem zum Schließen des Ausschnitts eingesetzten Plattenmaterial.
  • Die Bezeichnung "stärker beanspruchter Materialbereich" weist darauf hin, daß in diesen Bereichen im Betrieb des Fahrzeugs größere Spannungen auftreten als in einem "weniger stark beanspruchten Materialbereich", in dem im Betrieb des Fahrzeugs vergleichsweise weniger große Spannungen auftreten, so daß in einem weniger stark beanspruchten Materialbereich ohne nennenswerten Festigkeits- bzw. Stabilitätsverlust des tragenden Teils Ausschnitte vorgesehen werden können, die überproportional stark zur Gewichtseinsparung beitragen.
  • Es kann vorgesehen sein, daß mindestens ein strukturelles Teil ein offener oder geschlossener Hohlprofilträger ist, insbesondere ein Rohr mit rundem oder mehreckigem Querschnitt. Alternativ kann mindestens ein strukturelles Teil ein offener Profilträger sein, insbesondere ein T-, I- oder U-Profil.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, daß mindestens ein strukturelles Teil ein Längs- oder Querträger des Fahrzeugs ist.
  • Mindestens ein strukturelles Teil kann einstückig hergestellt, z.B. gezogen, oder aus mehreren Komponenten zusammengesetzt sein. Hierbei kann vorgesehen sein, daß das strukturelle Teil aus mehreren Komponenten geschweißt ist. Insbesondere kann mindestens ein strukturelles Teil aus mindestens zwei stärker beanspruchten Profilträgern mit einem diese verbindenden, bereichsweise weniger stark beanspruchten Verstärkungsblech bestehen, wobei mindestens ein Ausschnitt in dem Verstärkungsblech vorgesehen ist.
  • Die Erfindung sieht bevorzugt vor, daß der mindestens eine Ausschnitt in einem Materialbereich vorgesehen ist, der eine geringere Dicke als die stärker beanspruchten Materialbereiche aufweist. Insbesondere besteht die Möglichkeit, daß der Ausschnitt in einem flächigen oder ebenen Materialbereich des strukturellen Teils vorgesehen ist, bspw. in einem blech- oder plattenförmigen Materialbereich mit konstanter Dicke.
  • Die Erfindung sieht bevorzugt vor, daß das Plattenmaterial eben ist. Allerdings kann auch vorgesehen sein, daß das Plattenmaterial an eine Krümmung des strukturellen Teils angepaßt ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, daß das Plattenmaterial an Randbereichen des mindestens einen Ausschnitts mit dem strukturellen Teil verklebt, verschraubt und/oder vernietet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, daß mehrere Ausschnitte eines strukturellen Teils von einem einteiligen Stück Plattenmaterial geschlossen sind.
  • Die Erfindung sieht bevorzugt vor, daß das Plattenmaterial im fertigen Fahrzeug im wesentlichen frei von strukturellen Belastungen ist, d.h. keine tragende Funktion übernimmt, sondern im wesentlichen lediglich z.B. Windbelastungen, berührender Ladung o.ä. standhalten muß.
  • Bevorzugt hat das Plattenmaterial eine Dicke von 1 bis 20 mm, weiter bevorzugt von 5 bis 15 mm.
  • Mindestens ein Ausschnitt kann kreisförmig oder rechteckig oder trapezförmig mit abgerundeten Ecken sein. Allerdings können die Ausschnitte selbstverständlich grundsätzlich jede beliebige Form haben.
  • Die Erfindung sieht bevorzugt vor, daß der mindestens eine Ausschnitt durch das Plattenmaterial staubdicht, insbesondere wasserdicht geschlossen ist.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
    • Fig. 1 eine perspektivische, ausschnittsweise Ansicht tragender Strukturelemente eines Fahrgestells für einen Nutzfahrzeug-Anhänger in einem Rohbauzustand zeigt;
    • Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 zeigt, wobei Ausschnitte in der Struktur mit Plattenmaterial geschlossen sind,
    • Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 zeigt, wobei zusätzlich ein vorderer Teil des Fahrgestells mit weiteren Ausschnitten dargestellt ist, und
    • Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten vorderen Teil des Fahrgestells aus einer gegenüber Fig. 3 entgegengesetzten Blickrichtung zeigt.
  • In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Teil einer tragenden Struktur bzw. des Fahrgestells eines Auflieger-Anhängers dargestellt, und zwar Längsträger 2 und Querträger 4, die eine Bodengruppe bilden, sowie ein seitliches, insgesamt kastenförmiges strukturelles Teil 6, welches einen seitlichen Radschacht für die Hinterräder (drei Achsen) des Anhängers bildet.
  • Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist der Radschacht bzw. das strukturelle Teil 6 zumindest teilweise aus rechteckigen Blechteilen gebildet, von denen ein vorderes 10 und ein innenliegendes 12 sichtbar ist. In dem vorderen Blechteil 10 ist ein rechteckförmiger, abgerundete Ecken aufweisender Ausschnitt 14 eingebracht, während in das innenliegende Blechteil 12 insgesamt drei trapezförmige Ausschnitte 16, 18, 20, ebenfalls mit abgerundeten Ecken, eingebracht sind. Die den Ausschnitten entsprechenden Flächenbereiche bzw. Materialbereiche der Blechteile 10, 12 sind vorab als weniger stark beanspruchte Materialbereiche ermittelt worden, im Vergleich zu den längs, quer und vertikal verlaufenden Rand- und Eckbereichen der Blechteile 10, 12, die stärker beanspruchte Materialbereiche darstellen und mit in Fig. 1 nicht sichtbaren Profilträgern verstärkt sein können.
  • Wie Fig. 2 zeigt, sind die Ausschnitte 14 bis 20 der Blechteile 10, 12 mit rechteckförmig zugeschnittenen Stücken aus Plattenmaterial 22, 22' und 24 abgedeckt bzw. geschlossen, wobei das Plattenmaterial auf die Blechteile 10, 12 geklebt, geschraubt und/oder genietet ist. Das Plattenmaterial schließt die Ausschnitte wasser- und staubdicht ab. Wenn zweckmäßig, kann das Plattenmaterial außerdem so beschaffen sein, daß eine zusätzliche Wärmedämmung und/oder Schallisolierung des späteren Innenraums des Fahrzeugs erreicht wird. Auch ist denkbar, die Ausschnitte beidseitig zu verschließen. Die der Wandstärke des Ausschnitts entsprechenden Zwischenräume könnte zusätzlich ausgeschäumt werden.
  • Fig. 3 und 4 zeigen einen ähnlichen Sachverhalt wie Fig. 1 und 2, allerdings nicht im Bereich der Radschächte, sondern im Bereich einer vorderen vertikalen Wand 26 des Anhängers. Da die relativ stark beanspruchten Bereiche der vertikalen Wand 26 in deren horizontalen 28, 30 und vertikalen Randbereichen 32, 34 liegen, sowie in mittleren Bereichen 36, 38, können zwischen den genannten Bereichen liegende Ausschnitte 40, 42, 44 im Material der vertikalen Wand 26 vorgenommen werden, ohne daß deren Verstärkungsfunktion (Verwindungssteifigkeit in Querrichtung) nennenswert beeinträchtigt wird. Die Ausschnitte 40 bis 44 werden in ähnlicher Weise wie die Ausschnitte 14 bis 20 (Fig. 1) mit einem oder mehreren Stücken Plattenmaterial (nicht dargestellt) verschlossen.
  • Die Bezeichnung "Ausschnitt" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet nicht zwangsläufig, daß in ein fertiges Teil durch nachträgliches Ausschneiden eine entsprechende Öffnung eingebracht wird, sondern umfaßt auch, daß ein Ausschnitt im Sinne einer Aussparung im Zuge der Fertigung eines strukturellen Teils freigelassen wird, indem bspw. in der vertikalen Wand 26 von vornherein nur die in Fig. 4 sichtbaren, stärker beanspruchten Bereiche aus streifenförmigen Blechteilen zu der dargestellten Struktur zusammengeschweißt werden und die dadurch gebildeten Ausschnitte bzw. Öffnungen mit leichterem Plattenmaterial geschlossen werden. Neben den dargestellten Ausschnitten können auch in Profilträgern wie den Längs- oder Querträgern 2, 4 Ausschnitte eingebracht sein, soweit sinnvoll.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrgestell
    2
    Längsträger
    4
    Querträger
    6
    strukturelles Teil (Radschacht)
    10
    vorderes Blechteil
    12
    innenliegendes Blechteil
    14, 16,18,20
    Ausschnitt
    22, 22'
    Plattenmaterial
    24
    Plattenmaterial
    26
    strukturelles Teil (vertikale Wand)
    28, 30
    horizontaler Randbereich (von 26)
    32, 34
    vertikaler Randbereich (von 26)
    36, 38
    mittlerer Bereich (von 26)
    40, 42, 44
    Ausschnitt

Claims (15)

  1. Fahrzeug mit einem Fahrgestell (1), das mindestens ein tragendes strukturelles Teil (6, 26) aufweist, wobei das strukturelle Teil (6, 26) aus einem Längs- oder Querträger besteht und stärker beanspruchte Materialbereiche und weniger stark beanspruchte Materialbereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder mehreren der weniger stark beanspruchten Materialbereiche zur Gewichtseinsparung mindestens ein Ausschnitt (14, 16, 18, 20; 40, 42, 44) vorgesehen ist, der mit Plattenmaterial (22, 22', 24) geringeren Gewichts geschlossen ist.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein strukturelles Teil ein Rohr mit rundem oder mehreckigem Querschnitt ist.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein strukturelles Teil ein T-, I- oder U-Profil ist.
  4. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein strukturelles Teil einstückig gezogen oder aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein strukturelles Teil aus mehreren Komponenten geschweißt ist.
  6. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ausschnitt in einem Materialbereich vorgesehen ist, der eine geringere Dicke als die stärker beanspruchten Materialbereiche aufweist.
  7. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt in einem flächigen Materialbereich des strukturellen Teils vorgesehen ist.
  8. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenmaterial (22, 22', 24) eben ist.
  9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenmaterial an eine Krümmung des strukturellen Teils angepaßt ist.
  10. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenmaterial an Randbereichen des mindestens einen Ausschnitts mit dem strukturellen Teil verklebt, verschraubt und/oder vernietet ist.
  11. Fahrzeug nach einem der vorangehenden der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausschnitte (16, 18, 20; 40, 42, 44) eines strukturellen Teils (6, 26) von einem einteiligen Stück Plattenmaterial (24) geschlossen sind.
  12. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenmaterial im fertigen Fahrzeug im wesentlichen frei von strukturellen Belastungen ist.
  13. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenmaterial eine Dicke von 1 bis 20 mm, bevorzugt von 5 bis 15 mm aufweist.
  14. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ausschnitt kreisförmig oder rechteckig oder trapezförmig mit abgerundeten Ekken ist.
  15. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ausschnitt durch das Plattenmaterial staubdicht, insbesondere wasserdicht geschlossen ist.
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EP1445174A3 EP1445174A3 (de) 2005-03-09
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